TW201715813A - 電力轉換裝置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

電力轉換裝置，係透過中間匯流排在複數個直流電源與交流系統之間進行電力轉換的電力轉換裝置，具備：複數個DC/DC轉換器，分別設於中間匯流排與複數個直流電源之間；中間電容器，連接於中間匯流排；DC/AC轉換器，設於中間匯流排與交流系統之間；及控制部，對複數個DC/DC轉換器及DC/AC轉換器進行控制；控制部，係將DC/AC轉換器所輸出的有效電力分配給複數個DC/DC轉換器之同時，以和有效電力之分配係數不同的分配係數，將DC/AC轉換器及中間電容器所輸出的無效電力之合計值分配給複數個DC/DC轉換器而進行控制。

Description

電力轉換裝置及其控制方法
本發明關於電力轉換裝置及其控制方法。
本申請主張2015年10月19日申請之日本申請第2015-205364號之優先權，援用上述日本申請記載的全部內容。
欲將直流電源之電壓轉換為單相交流電壓時，例如使用包含升壓電路(DC/DC轉換器(直流/直流轉換器))及逆變器電路的電力轉換裝置。傳統的電力轉換裝置中，係藉由升壓電路將直流電源之電壓升壓至比交流側之峰值電壓高的一定電壓之後，藉由逆變器電路將該電壓轉換為交流電壓。此情況下，升壓電路及逆變器電路持續進行高速的開關動作。因此，各開關元件中產生開關損失，電抗器中產生鐵損。彼等損失成為阻礙轉換效率提升的主要原因。
另一方面，將直流電源之電壓與交流側之瞬間電壓的絕對值持續進行比較，升壓電路則僅在必要升壓的期間進行開關動作，逆變器電路僅在必要降壓的期間進 行開關動作等之控制被提案(例如參照專利文獻1)。依據此種控制，可於升壓電路及逆變器電路設置開關動作之休止期間。基於該休止期間，和該期間對應地可以抑制開關損失或電抗器之鐵損，因此有助於轉換效率之提升。
又，具有複數個直流電源，和其對應地具備複數個DC/DC轉換器的電力轉換裝置中，亦同樣地可以提升轉換效率(例如參照專利文獻2)。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]特開2014-241714號公報
[專利文獻2]特開2014-241715號公報
本發明的電力轉換裝置，係透過中間匯流排在複數個直流電源與交流系統之間進行電力轉換的電力轉換裝置，具備：複數個DC/DC轉換器，分別設於上述中間匯流排與上述複數個直流電源之間；中間電容器，連接於上述中間匯流排；DC/AC轉換器，設於上述中間匯流排與上述交流系統之間；及控制部，對上述複數個DC/DC轉換器及上述DC/AC轉換器進行控制；上述控制部，係將上述DC/AC轉換器所輸出的有效電力分配給上述複數個DC/DC轉換器之同時，以和上述有效電力之分配係數不同的分配係數，將上述DC/AC轉換器及上述中間電容 器所輸出的無效電力之合計值分配給上述複數個DC/DC轉換器而進行控制。
就控制方法之觀點而言，一種電力轉換裝置的控制方法，係由控制部針對電力轉換裝置執行之電力轉換裝置的控制方法，該電力轉換裝置具備：複數個DC/DC轉換器，分別設於中間匯流排與複數個直流電源之間；中間電容器，連接於上述中間匯流排；DC/AC轉換器，設於上述中間匯流排與交流系統之間；及控制部，對上述複數個DC/DC轉換器及上述DC/AC轉換器進行控制；透過上述中間匯流排，在上述複數個直流電源與上述交流系統之間進行電力轉換者；該控制方法係將上述DC/AC轉換器所輸出的有效電力分配給上述複數個DC/DC轉換器之同時，以和上述有效電力之分配係數不同的分配係數，將上述DC/AC轉換器及上述中間電容器所輸出的無效電力之合計值分配給上述複數個DC/DC轉換器。
1‧‧‧電力轉換裝置
2‧‧‧DC/DC轉換器
3‧‧‧直流電源
4‧‧‧直流側電容器
5‧‧‧開關
6‧‧‧中間匯流排
7‧‧‧中間電容器
8‧‧‧DC/AC轉換器
9‧‧‧交流側電容器
11‧‧‧直流電抗器
13‧‧‧交流電抗器
14‧‧‧濾波器電路
15‧‧‧交流負載
16‧‧‧商用電力系統
17‧‧‧交流系統
20‧‧‧控制部
31‧‧‧電壓感測器
32‧‧‧電流感測器
33‧‧‧電壓感測器
34‧‧‧電流感測器
35‧‧‧電壓感測器
Q11、Q12、Q81、Q82、Q83、Q84‧‧‧開關元件
d11、d12‧‧‧二極體
[圖1]表示設於複數個直流電源與交流系統之間的電力轉換裝置之概略構成的單線連接圖。
[圖2]圖1之電力轉換裝置之電路圖之一例。
[圖3]將第1DC/DC轉換器與第2DC/DC轉換器之輸出設為2067W，將第3DC/DC轉換器與第4DC/DC轉換器之輸出設為1033W時，為了方便而將各DC/DC轉換器之 峰值電流Ipeak(Ipeak_1~Ipeak_4)及電流之平方和按(1/20)縮尺(scale)表示的結果的棒狀圖表。
[圖4]蓄電池停止充放電，剩餘3台之太陽電池用DC/DC轉換器以最大輸出動作時流通於各DC/DC轉換器的電流之峰值及全部DC/DC轉換器之電流平方和之表示用的棒狀圖表。
[圖5]太陽電池用之第1~第3DC/DC轉換器之輸出為2067W，蓄電池之第4DC/DC轉換器之輸出(充電)按0W、-2067W、-3100W、-4133W變化時，各DC/DC轉換器之電流峰值及全部DC/DC轉換器之電流平方和之表示用的棒狀圖表。
[圖6]和太陽光發電同時進行蓄電池放電時，各DC/DC轉換器之電流峰值及全部DC/DC轉換器之電流平方和之表示用的棒狀圖表。
[圖7]將太陽光發電面板予以系統分離，將發電停止中進行無效電流之供給的DC/DC轉換器限定於1台，計算電流峰值與平方和的結果之表示用棒狀圖表。
〔發明所欲解決的課題〕
上述專利文獻1、2之電力轉換裝置中，係進行開關控制以使DC/DC轉換器所輸出的電力，成為和由該裝置輸出至交流系統的電力一致之電力。因此，DC/DC轉換器 將有效電流及無效電流供給至中間匯流排。又，如專利文獻2般具備複數個DC/DC轉換器時，進行電流之分配。用來表示該電流分配之要點的式係如以下。又，以下之文字字型之差異(立體/斜體)並無意義，同一文字表示相同量(以下同樣)。
首先，定義記號如下。
I* a由電力轉換裝置至交流系統之輸出電流指令值
Ca交流側電容器之電容量
Va交流系統電壓
I* inv電流流入交流側電容器前之階段的逆變器電路之電流指令值
La交流電抗器之電感
V* inv通過交流電抗器前之階段的逆變器電路之電壓指令值
V* o應出現於中間匯流排的電壓指令值(V* g.i之最大值與V* inv之其中較大者)
Co中間電容器之電容量
V* g.i直流輸入電壓值(i係界定複數個直流電源及DC/DC轉換器的編號1、2、…)。
I* g.i直流輸入電流指令值
s拉普拉斯運算子
又，< >表示括弧內之值之平均值。
上述之式(1)右邊之( )內係DC/DC轉換器輸出之電力，其包含有效電力及無效電力。將式(1)變形之式(2)中，電流指令值I* in.i係以和直流電源所供給的有效電力I* g.i×V* g.i呈比例的方式對DC/DC轉換器輸出之電力進行分配，將其除以直流電源之電壓V* g.i而獲得。亦即，此情況下，DC/DC轉換器所輸出的有效電力與無效電力同時以和直流電源所輸出的有效電力呈比例的方式被分配。
於此，例如直流電源為太陽光發電面板時，DC/DC轉換器被控制成為，其輸出的有效電力成為可使太陽光發電面板之輸出成為最大的最佳動作點。
但是，專利文獻2之電力轉換裝置中，如欲輸出較大有效電力的太陽光發電面板所連接的DC/DC轉換器般被分配較多的無效電力時，會發生電流集中於特定DC/DC轉換器之傾向，該DC/DC轉換器中產生的電力損失變大。
有鑑於該課題，本發明目的在於進一步減低電力轉換裝置中之電力損失。
〔本發明之效果〕
依據本發明之電力轉換裝置及其控制方法，可以進一步減低電力損失。
〔實施形態之要旨〕
本發明之實施形態之要旨至少包含以下者。
(1)一種電力轉換裝置，係透過中間匯流排在複數個直流電源與交流系統之間進行電力轉換的電力轉換裝置，具備：複數個DC/DC轉換器，分別設於上述中間匯流排與上述複數個直流電源之間；中間電容器，連接於上述中間匯流排；DC/AC轉換器，設於上述中間匯流排與上述交流系統之間；及控制部，對上述複數個DC/DC轉換器及上述DC/AC轉換器進行控制；上述控制部，係將上述DC/AC轉換器所輸出的有效電力分配給上述複數個DC/DC轉換器之同時，以和上述有效電力之分配係數不同的分配係數，將上述DC/AC轉換器及上述中間電容器所輸出的無效電力之合計值分配給上述複數個DC/DC轉換器而進行控制。
如上述構成的電力轉換裝置中，無效電力能以和有效電力之分配係數不同的分配係數進行最佳分配。因此，例如藉由使各DC/DC轉換器之電力之峰值成為均等的方式來設定分配係數，即可使流入各DC/DC轉換器 的電流之峰值成為最小而進行分配。又，例如著眼於各DC/DC轉換器產生的電力損失時，可以進行能將電力損失設為最小的分配係數之設定。
又，由此，上述控制部亦與以下之(2)有關，亦可以表現如下。亦即，可以謂：「上述控制部，係將上述DC/AC轉換器所輸出的有效電力分配給上述複數個DC/DC轉換器之同時，以和上述有效電力之分配係數不同的分配係數，將上述DC/AC轉換器及上述中間電容器所輸出的無效電力之合計值，分配給上述複數個DC/DC轉換器，而進行使各DC/DC轉換器之電力之峰值均等化的控制」。
(2)又，(1)之電力轉換裝置中，上述控制部，係以上述複數個DC/DC轉換器之電力或電流之峰值成為均等的方式將上述無效電力之合計值分配給上述複數個DC/DC轉換器而進行控制。
此情況下，流入各DC/DC轉換器的電流之峰值可以設為最小。
(3)又，(1)之電力轉換裝置中，上述複數個DC/DC轉換器之最大輸出互為同一時，上述控制部係以上述複數個DC/DC轉換器之無效電力或無效電流成為均等的方式將上述無效電力之合計值分配給上述複數個DC/DC轉換器而進行控制。
此情況下，流入各DC/DC轉換器的電流之峰值可以設為最小。
(4)又，(1)之電力轉換裝置中，上述控制部，可以和對上述複數個DC/DC轉換器之各個的輸入電壓之平方呈比例地，針對上述無效電流之分配係數進行設定。
此情況下，各DC/DC轉換器產生的電力損失可以設為最小。
(5)又，(1)~(4)之任一之電力轉換裝置中，上述控制部，係將上述複數個DC/DC轉換器之中連接有蓄電池的DC/DC轉換器由無效電力之分配對象除外。
此情況下，可以防止無效電流流入蓄電池而產生電力損失。
(6)就控制方法之觀點而言，一種電力轉換裝置的控制方法，係由控制部針對電力轉換裝置執行之電力轉換裝置的控制方法，該電力轉換裝置係具備：複數個DC/DC轉換器，分別設於中間匯流排與複數個直流電源之間；中間電容器，連接於上述中間匯流排；DC/AC轉換器，設於上述中間匯流排與交流系統之間；及控制部，對上述複數個DC/DC轉換器及上述DC/AC轉換器進行控制；且透過上述中間匯流排，在上述複數個直流電源與上述交流系統之間進行電力轉換者；該控制方法係將上述DC/AC轉換器所輸出的有效電力分配給上述複數個DC/DC轉換器之同時，以和上述有效電力之分配係數不同的分配係數，將上述DC/AC轉換器及上述中間電容器所 輸出的無效電力之合計值分配給上述複數個DC/DC轉換器。
依據此種電力轉換裝置的控制方法，無效電力能以和有效電力之分配係數不同的分配係數進行最佳分配。因此，例如藉由使各DC/DC轉換器之電力之峰值成為均等的方式來設定分配係數，即可使流入各DC/DC轉換器的電流之峰值成為最小而進行分配。又，例如著眼於各DC/DC轉換器產生的電力損失時，可以進行能將電力損失設為最小的分配係數之設定。
〔實施形態之詳細〕
以下，參照圖面說明本發明之實施形態之詳細。
《電路構成例》
圖1係設於複數個直流電源3與交流系統之間的電力轉換裝置1之概略構成的單線連接圖。圖中，該電力轉換裝置1係進行由直流至交流之電力轉換者，具備：作為升壓電路之複數個DC/DC轉換器2；及作為逆變器電路之DC/AC轉換器8，係透過中間匯流排(DC匯流排)6連接於DC/DC轉換器2。又，該例中顯示4組之直流電源3及DC/DC轉換器2，但「4組」僅為複數個之一例。
各DC/DC轉換器2設於對應的直流電源3與中間匯流排6之間。又，各DC/DC轉換器2，在與直流電源3之間係透過直流側電容器4及開關5設置。又，於此 係表示和全部直流電源3對應地設置開關5之例，但開關5亦可以限定設置於必要的直流電源3。中間匯流排6連接著中間電容器7。DC/AC轉換器8係在中間匯流排6與交流系統之間透過交流側電容器9設置。又，直流電源3例如係太陽光發電面板或蓄電池。
該電力轉換裝置1係將直流電源3之電壓與交流側之瞬間電壓的絕對值持續進行比較，針對DC/DC轉換器2僅在必要升壓的期間使其進行開關動作，針對DC/AC轉換器8則僅在必要降壓的期間使其進行開關動作，而進行最小開關轉換方式之控制。依據此種控制，DC/DC轉換器2及DC/AC轉換器8分別存在開關動作之休止期間。基於存在休止期間之部分，因此可以抑制開關損失或電抗器之鐵損，因此可以提升轉換效率。但是，直流電源3之電壓不同時，係進行以最高值為基準之控制。
圖2係圖1之電力轉換裝置1之電路圖之一例。但是，圖示之方便上，4組之直流電源3及DC/DC轉換器2之中僅圖示2組，其他之2組亦同樣地對中間匯流排6並聯連接。
與圖1對應的部分附加同一符號。圖中，電力轉換裝置1除上述直流側電容器4、DC/DC轉換器2、中間電容器7、及DC/AC轉換器8以外，另外具備濾波器電路14及控制部20或計測用之後述之感測器類。
DC/DC轉換器2係具備直流電抗器11及一對開關元件Q11、Q12的升壓(降壓亦可)斬波器。開關元 件Q11、Q12例如使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。於開關元件Q11、Q12分別並聯連接逆極性之二極體d11、d12。又，開關元件Q11、Q12亦可以使用其他如FET(場效電晶體，Field Effect Transistor)。
DC/AC轉換器8具備構成全橋(full bridge)的4個開關元件Q81、Q82、Q83、Q84。開關元件Q81~Q84例如為FET。
濾波器電路14係由交流電抗器13及交流側電容器9構成，防止DC/AC轉換器8之交流輸出所包含的高頻成分洩漏至交流系統17。又，交流系統17包含交流負載15及商用電力系統16。
上述感測器類係設有：對直流側電容器4之兩端電壓(Vg)進行檢測的電壓感測器31；對流入DC/DC轉換器2之電流(Iin)進行檢測的電流感測器32；對中間電容器7之兩端電壓亦即中間匯流排6之2線間電壓(Vo)進行檢測的電壓感測器33；對流入DC/AC轉換器8之交流側的電流(Iinv)進行檢測的電流感測器34；及對交流側電容器9之兩端電壓進行檢測的電壓感測器35。全部感測器之計測輸出信號係被傳送至控制部20。控制部20進行DC/DC轉換器2及DC/AC轉換器8之開關控制。
控制部20例如包含CPU，藉由電腦執行軟體(電腦程式)來實現必要的控制機能。軟體儲存於控制部20之記憶裝置(未圖示)。但是，亦可以僅藉由不包含 CPU的硬體電路構成控制部20。
《控制理論》
接著，說明上述構成的電力轉換裝置1之控制理論。首先，如以下對諸量進行定義。
Va：電壓感測器35所檢測的交流系統電壓
I* a：流入交流系統17的交流電流指令值
Iinv：電流感測器34所檢測的交流電流
Ca：交流側電容器9之電容量
I* inv：由DC/AC轉換器8流入交流電抗器13的電流指令值
V* inv：DC/AC轉換器8之交流側的電壓指令值
Rinv：DC/AC轉換器8之電阻成分
Linv：交流電抗器13之電感
I* in：流入DC/DC轉換器2之直流電抗器11的電流指令值
Iin：電流感測器32所檢測的直流電流
Co：中間電容器7之電容量
V* o：應出現在中間電容器7之兩端的電壓指令值
Vo：電壓感測器33所檢測的中間電壓
Vg：電壓感測器31所檢測的直流電壓
Rin：DC/DC轉換器2之電阻成分
Linv：直流電抗器11之電感
中間匯流排6中之瞬間電力之等式可以藉由以下之式(5)來表示。(t)係時間之函數。
式(5)之左邊表示，由複數個DC/DC轉換器2供給的電力之總和。右邊之第1項表示供給至DC/AC轉換器8的電力，第2項表示和中間電容器7相關的無效電力。
以下對式進行分析。
如式(9)、式(13)所示，I* inv(t)與V* inv(t)可以互相同步的正弦波表示，取其近似值則式(5)之右邊可以整理成為式(17)。另外，將右邊以和各DC/DC轉換器2所供給的電力呈對應的方式，以線性結合的方式改寫可以獲得式(18)。
gi，wi分別為分配係數，係表示各DC/DC轉 換器所供給的有效電力與無效電力之比率，將由直流電源送至交流側的電力之符號定義為正。gi之符號，在太陽光發電與蓄電池之放電中為正，在蓄電池之充電中為負。
如式(19)所示，全體電力之流動由直流至交流時成為
。由交流至直流時成為
於此，供作為參考，例如設定gi=wi，無效電力係和有效電力呈比例被分配(有效電力比例分配)。但是該分配中，當gi之符號互相不一致時，亦即，當同時進行太陽光發電與蓄電池之充電時，成為由蓄電池供給無效電力並藉由該無效電力來抵消太陽光發電面板所供給的無 效電力，由各DC/DC轉換器2供給不必要多餘的無效電力。此情況下將gi的絕對值設為(=wi)，將各DC/DC轉換器2所供給的無效電力之符號、亦即無效電流之相位整合來進行比例分配即可。
另一方面，以使gi(I* inv．V* inv/2)+wi{-(I* inv．V* inv/2)cos(2ωt)+F(2ωt)}成為一定的方式來決定wi，無效電力可以在各DC/DC轉換器2所供給的電力成為均等的方式下被分配(電力均等分配)。該分配方法中有效電力之供給量越少的DC/DC轉換器2會被分配越多的無效電力。
又，與此極為相似地，亦可以考慮如式(20)之電流成為均等的方式進行分配之方法(電流均等分配)。電流均等分配時流入各DC/DC轉換器2的電流之峰值成為最小，因此可以將直流電抗器11與開關元件Q11、Q12之電流容量設為最小。
又，式(20)中在表示分母Vg_i-(Rin_iI* in_i(t)+Lin_i(dI* in_i(t)/dt)之後半之電壓降部分包含有時間變動成分，因此嚴格講第1項亦包含無效電流成分。但是，相對於電源電壓為200V左右，變動成分小僅有數V左右，因此以下之解析中予以忽視。又，流入中間電容器7的無效電力F(2ωt)亦同樣小而予以忽視則獲得式(21)。另外，藉由計算式(21)之平方平均之平方根，而獲得流入DC/DC轉換器2的電流之有效值之式(22)。
以使式(22)中之(gi 2+(wi 2/2))1/2成為一定的方式來設定wi即可進行電力之均等分配。又，以使(gi 2+(wi 2/2))1/2/Vg_i成為一定的方式對wi進行設定即可進行電流之均等分配。
例如太陽光發電面板所連接的3台DC/DC轉換器2進行均等輸出，蓄電池停止時，gi之值在太陽光發電面板用之DC/DC轉換器2中為1/3，在蓄電池用之DC/DC轉換器2中為0。此時，wi在太陽光發電面板用之DC/DC轉換器2中設為1/6，在蓄電池用之DC/DC轉換器2中設為1/2，如此則式(22)之根之部分之值同時成為(√ 2)/4，電力成為均等。
另一方面，欲將DC/DC轉換器之電阻產生的電力損失設為最小時，以使式(24)成為最小的方式來設 定wi並進行分配即可。式(24)中，gi與wi呈正交，因此以使第2項之
成為最小的方式來設定wi並進行分配即可。
全部DC/DC轉換器2為同一且電阻成分Ri互為相等時，依據式(25)來設定wi並進行分配即可使電力損失成為最小。另外，各DC/DC轉換器2所連接的直流電源之電壓全部同一時，如式(26)般單純按DC/DC轉換器2之個數均等分配wi即可使損失成為最小。因此，只要不是gi全部相等，則電流之峰值成為最小的wi之設定分配並非和電力損失成為最小之條件一致。
以上敘述的無效電流之分配法係以由全部DC/DC轉換器2供給無效電流為前提，此情況下蓄電池流入無效電流，蓄電池之內部電阻造成的損失增加之問題存在。太陽光發電面板之情況下輸出阻抗比較大，因此在DC/DC轉換器2與太陽光發電面板之間配置電容量較大的電容器無效電流即可被該電容器吸收，無效電流幾乎不會流入太陽光發電面板。
但是，基於蓄電池之阻抗較小，因此即使在蓄電池與DC/DC轉換器2之間配置電容器效果亦不大，無效電流乃直接流入蓄電池。因此，將蓄電池用之DC/DC轉換器2除外僅對太陽光發電面板用之DC/DC轉換器2分配無效電流為較佳。但是，蓄電池停止充放電時，將蓄 電池與DC/DC轉換器2之間配置的開關5設為導通電流即不會流入蓄電池，因此亦可以對蓄電池用之DC/DC轉換器2分配無效電流。
《實施例1》 (直流電源全部為太陽光發電面板時)
表示具體例，針對無效電流之最佳分配進一步檢討，為使計算簡略化而將直流電源之電壓全部設為200V，將交流系統之電壓設為200V(有效值)。
4台之DC/DC轉換器全部連接於太陽光發電面板時，變化無效電流之分配方法針對流入各DC/DC轉換器的電流之峰值及電流之平方和進行計算。以下，稱4台之DC/DC轉換器為第1DC/DC轉換器、第2DC/DC轉換器、第3DC/DC轉換器、第4DC/DC轉換器。
將第1DC/DC轉換器及第2DC/DC轉換器之輸出設為2067W，將第3DC/DC轉換器及第4DC/DC轉換器之輸出設為1033W時，方便上以(1/20)縮尺比例表示各DC/DC轉換器之峰值電流Ipeak(Ipeak_1~Ipeak_4)及電流之平方和的結果，係如圖3之棒狀圖表所示。棒狀圖表中，附加有斜線係表示有效電流比例，塗黑表示無效電流均等，反白表示電流均等之分配。
如圖示，設為有效電流比例分配時第1DC/DC轉換器及第2DC/DC轉換器之峰值電流成為最大，成為20.7A。設為無效電流均等分配時第1DC/DC轉換器及第 2DC/DC轉換器之峰值電流下降至17.1A。電流均等分配中進一步變小，下降至15.5A。關於電流之平方和，無效電流均等分配為最小。和電流均等分配之平方和比較，其差為-3.3%。
如該例般基於DC/DC轉換器致使最大輸出不同時，採用電流均等分配對全部DC/DC轉換器之電流實施平均化，使用直流電抗器、開關元件等零件具有同一規格者之設計亦可以被考慮。全部DC/DC轉換器之最大輸出為同一時，採用無效電流均等分配將損失設為最小的設計較好而可以考慮。
《實施例2》 (太陽電池用DC/DC轉換器3台，蓄電池用DC/DC轉換器1台時) (將太陽光發電之多餘電力進行賣電時)
接著，考慮太陽電池用DC/DC轉換器3台(第1~第3)，蓄電池用DC/DC轉換器1台(第4)時。首先，考慮蓄電池停止充放電，剩餘3台太陽電池用DC/DC轉換器以最大輸出動作時。此時蓄電池由DC/DC轉換器被系統分離，蓄電池用DC/DC轉換器設為僅能供給無效電流者。此情況下流入各DC/DC轉換器的電流之峰值及全部DC/DC轉換器之電流平方和係如圖4所示。
第1~第3DC/DC轉換器之電流峰值Ipeak_1、 Ipeak_2、Ipeak_3，按有效電流比例分配時為20.7A，按無效電流均等分配時為18.1A，按電流均等分配時為15.5A。關於電流平方和，按有效電流比例分配與電流均等分配時互為同一，按無效電流比例分配時和彼等比較變小8.3%。由此可知，太陽光發電面板進行發電時停止蓄電池，在其間按無效電流均等分配由蓄電池用DC/DC轉換器供給無效電流則可以提升轉換效率。或者設為電流均等分配則效率上雖無變化，然可以減低流入太陽電池用DC/DC轉換器的電流之峰值，因此可以降低直流電抗器等零件之規格。將太陽光發電之多餘電力進行賣電，不進行並設蓄電池的所謂雙重供電時，彼等方法有效。
(以太陽光發電之多餘電力對蓄電池進行充電時)
今後，多餘電力之買入價格更進一步降低，賣電之優勢不足以期待。因此，太陽光發電之多餘電力不進行賣電而對蓄電池充電供作為自家消費使用。此情況下，進行太陽光發電時蓄電池進行充電，因此無法由蓄電池用DC/DC轉換器供給無效電流。因此，不得不僅藉由太陽電池用DC/DC轉換器進行無效電流之供給，但是自家消費少，蓄電池之充電之比例越大逆變器之輸出變為越小，因此無效電流之必要量亦變小。
太陽電池用之第1~第3DC/DC轉換器之輸出為2067W，蓄電池之第4DC/DC轉換器之輸出(充電)按0W、-2067W、-3100W、-4133W變化時，各DC/DC轉換 器之電流峰值及全部DC/DC轉換器之電流平方和係如圖5所示。無效電流不流入蓄電池用之第4DC/DC轉換器，僅按第1~第3DC/DC轉換器進行均等分配。
太陽電池用DC/DC轉換器之電流峰值在蓄電池之充電為0時成為最大之20.7A，隨著蓄電池之充電量增加，無效電流之負擔變小因而電流峰值變小。另一方面，流入蓄電池用DC/DC轉換器者僅為有效電流，因此電流值成為和太陽電池用DC/DC轉換器之電流峰值同一的20.7A時係在充電量為4133W時。
因此，只要具備必要的冷卻即可藉由和太陽電池用DC/DC轉換器所使用者同一之直流電抗器、半導體裝置進行充電至4kW。晝間不在較多、電力消費較少的家中，太陽光發電之剩餘較多，因此充電能力大者較好。藉由使蓄電池DC/DC轉換器僅負擔有效電流，基於此而只要能流入較多有效電流即可提升充電能力，因此將多餘電流供作為自家消費運用之情況良好。
(同時進行太陽光發電與蓄電池之放電時)
自家消費比起發電多時，發電之同時進行蓄電池之放電。此情況下各DC/DC轉換器之電流峰值及全部DC/DC轉換器之電流平方和如圖6所示。太陽電池用之第1~第3DC/DC轉換器之輸出係將電力轉換裝置之最大輸出6200W減去蓄電池用之第4DC/DC轉換器之輸出後的殘值進行均等分配，第4DC/DC轉換器之輸出按0W、 2067W、3100W、4133W變化。
無效電流僅按太陽電池用之第1~第3DC/DC轉換器進行均等分配。蓄電池用之第4DC/DC轉換器之輸出為0W時係和圖5相同。圖5中隨著蓄電池之充電增加，太陽電池用之第4DC/DC轉換器之無效電流負擔變小，但圖6中太陽電池用之第4DC/DC轉換器之無效電流負擔無變化，隨著蓄電池之放電增加有效電流變小。電流平方和係在蓄電池之放電為4133W時成為最大。
(太陽光發電之停止中蓄電池進行充電．放電時)
太陽光發電停止中蓄電池進行充電或放電時，為了使無效電流不流入蓄電池而需要由太陽電池用之DC/DC轉換器供給無效電流。不進行太陽光發電而使太陽電池用DC/DC轉換器動作時，由中間匯流排流入的電流會對DC/DC轉換器位於太陽電池側的電容器充電造成其電壓之上昇。此時太陽電池之各PN接合由外部被施加順向電壓而成為導通狀態，造成DC/DC轉換器之電池側之短路。
該狀態下無法由太陽電池用DC/DC轉換器之電容器供給無效電力，因此在太陽電池不發電而欲由DC/DC轉換器供給無效電流時，需要在太陽電池與DC/DC轉換器之間設置可以藉由控制部20來控制其之開/閉的開關5而對太陽光發電面板實施系統分離。為了盡可能抑制成本上升，將發電停止中進行無效電流之供給的DC/DC轉換器限制在1台，計算電流峰值與平方和。圖7 係表示該計算結果的棒狀圖表。
無效電流供給用僅由第1DC/DC轉換器來進行，第2DC/DC轉換器、第3DC/DC轉換器係停止。蓄電池用之第4DC/DC轉換器僅供給有效電流，針對輸出為2067W、3100W、4133W時進行計算。蓄電池之放電為4133W時流入第4DC/DC轉換器的有效電流、流入第1DC/DC轉換器的無效電流之峰值同時為10.7A。圖7係表示蓄電池進行放電時，而充電時僅電流之方向改變結果相同。
《補記》
又，此次揭示的實施形態全部僅為例示，並非用來限制本發明。本發明之範圍包含申請專利範圍所示以及和申請專利範圍具有均等意味及範圍內的全部變更。
1‧‧‧電力轉換裝置
2‧‧‧DC/DC轉換器
3‧‧‧直流電源
4‧‧‧直流側電容器
5‧‧‧開關
6‧‧‧中間匯流排
7‧‧‧中間電容器
8‧‧‧DC/AC轉換器
9‧‧‧交流側電容器
11‧‧‧直流電抗器
13‧‧‧交流電抗器
14‧‧‧濾波器電路
15‧‧‧交流負載
16‧‧‧商用電力系統
17‧‧‧交流系統
20‧‧‧控制部
31‧‧‧電壓感測器
32‧‧‧電流感測器
33‧‧‧電壓感測器
34‧‧‧電流感測器
35‧‧‧電壓感測器
Q11、Q12、Q81、Q82、Q83、Q84‧‧‧開關元件
d11、d12‧‧‧二極體

Claims (7)

  1. 一種電力轉換裝置，係透過中間匯流排在複數個直流電源與交流系統之間進行電力轉換的電力轉換裝置，具備：複數個DC/DC轉換器，分別設於上述中間匯流排與上述複數個直流電源之間；中間電容器，連接於上述中間匯流排；DC/AC轉換器，設於上述中間匯流排與上述交流系統之間；及控制部，對上述複數個DC/DC轉換器及上述DC/AC轉換器進行控制；上述控制部，係將上述DC/AC轉換器所輸出的有效電力分配給上述複數個DC/DC轉換器之同時，以和上述有效電力之分配係數不同的分配係數，將上述DC/AC轉換器及上述中間電容器所輸出的無效電力之合計值分配給上述複數個DC/DC轉換器而進行控制。
  2. 如申請專利範圍第1項之電力轉換裝置，其中上述控制部，係以上述複數個DC/DC轉換器之電力或電流之峰值成為均等的方式將上述無效電力之合計值分配給上述複數個DC/DC轉換器而進行控制。
  3. 如申請專利範圍第1項之電力轉換裝置，其中上述複數個DC/DC轉換器之最大輸出互為同一時，上述控制部係以上述複數個DC/DC轉換器之無效電力或無效電流成為均等的方式將上述無效電力之合計值分配給 上述複數個DC/DC轉換器而進行控制。
  4. 如申請專利範圍第1項之電力轉換裝置，其中上述控制部，係和對上述複數個DC/DC轉換器之各個的輸入電壓之平方呈比例地針對上述無效電流之分配係數進行設定。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之電力轉換裝置，其中上述控制部，係將上述複數個DC/DC轉換器之中，連接有蓄電池的DC/DC轉換器由無效電力之分配對象除外。
  6. 一種電力轉換裝置的控制方法，係由控制部針對電力轉換裝置執行之電力轉換裝置的控制方法，該電力轉換裝置係具備：複數個DC/DC轉換器，分別設於中間匯流排與複數個直流電源之間；中間電容器，連接於上述中間匯流排；DC/AC轉換器，設於上述中間匯流排與交流系統之間；及控制部，對上述複數個DC/DC轉換器及上述DC/AC轉換器進行控制；且透過上述中間匯流排，在上述複數個直流電源與上述交流系統之間進行電力轉換者；該控制方法係將上述DC/AC轉換器所輸出的有效電力分配給上述複數個DC/DC轉換器之同時，以和上述有效電力之分配係數不同的分配係數，將上述DC/AC轉換器及上述中間電容器所輸出的無效電力之合計值分配給上述複數個DC/DC轉換器。
  7. 一種電力轉換裝置，係透過中間匯流排在複數個 直流電源與交流系統之間進行電力轉換的電力轉換裝置，具備：複數個DC/DC轉換器，分別設於上述中間匯流排與上述複數個直流電源之間；中間電容器，連接於上述中間匯流排；DC/AC轉換器，設於上述中間匯流排與上述交流系統之間；及控制部，對上述複數個DC/DC轉換器及上述DC/AC轉換器進行控制；上述控制部，係將上述DC/AC轉換器所輸出的有效電力分配給上述複數個DC/DC轉換器之同時，以和上述有效電力之分配係數不同的分配係數，將上述DC/AC轉換器及上述中間電容器所輸出的無效電力之合計值分配給上述複數個DC/DC轉換器，而進行使各DC/DC轉換器之電力之峰值均等化的控制。
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